濟(jì)南市雪野湖魚(yú)類群落結(jié)構(gòu)特征及多樣性研究

郭偉，賈麗，黃雪梅，陳琪，蔣宏經(jīng)政，劉佳欣

(1.濟(jì)南市水文中心，山東濟(jì)南 250013；2.大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧大連 116023)

雪野湖位于山東省濟(jì)南市萊蕪區(qū)北部，處于大汶河上游，距離濟(jì)南市中心46km，其流域面積444km2，水域面積12.5km2，蓄水量2.21億m3，平均水位為 232.8m[1]。雪野湖為山區(qū)丘陵型湖庫(kù)，是一座集防洪、工農(nóng)業(yè)供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游科普等多功能于一體的大型水利工程。雪野湖湖面開(kāi)闊，岸線曲折，四周群山環(huán)抱，在雪野湖的環(huán)湖風(fēng)光帶上，建有航空運(yùn)動(dòng)中心、山地運(yùn)動(dòng)中心、游艇俱樂(lè)部、觀光碼頭、沙灘浴場(chǎng)、垂釣中心和星級(jí)酒店、高檔會(huì)所等旅游項(xiàng)目[2]。湖區(qū)周邊有諸多河流水系，其中通天河和贏汶河為大汶河的上游支流，是雪野湖的主要匯水河流，受區(qū)域降水量以及上游來(lái)水量的影響，湖區(qū)水位全年變化幅度較大。雪野湖氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，溫差較大，年平均氣溫11.0℃～13.0℃，年極端最高氣溫為39.2℃(7月)，極端最低氣溫-21.8℃(1月)，年降水量760.9mm，年平均最大風(fēng)速為13.5m/s。湖區(qū)水質(zhì)清澈，水環(huán)境質(zhì)量達(dá)到國(guó)家II類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，湖區(qū)魚(yú)類資源豐富，歷史資料顯示有鯉、鯽、鰱、黑魚(yú)、草魚(yú)、鱖、鱔等多種魚(yú)類生存[2]。

魚(yú)類是脊椎動(dòng)物中種類數(shù)相對(duì)較多的生物類群，處于水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈頂端位置，對(duì)環(huán)境變化較為敏感，通常通過(guò)“下行效應(yīng)”調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)平衡，是評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量變化與水生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指示生物[3]。近年來(lái)，隨著湖區(qū)周邊城市化速度加快，人類社會(huì)活動(dòng)、過(guò)度養(yǎng)殖捕撈、嚴(yán)重水質(zhì)污染等對(duì)湖區(qū)生態(tài)環(huán)境造成重大影響，魚(yú)類的生存環(huán)境也隨之發(fā)生巨大變化，導(dǎo)致魚(yú)類群落出現(xiàn)相應(yīng)的演替[4]。魚(yú)類生物多樣性和資源量的維護(hù)與生態(tài)系統(tǒng)的健康和人類生存發(fā)展存在密切關(guān)系，因此魚(yú)類群落的研究受到眾多學(xué)者的關(guān)注[5-6]。雪野湖相關(guān)的漁業(yè)資源調(diào)查研究最早的報(bào)道見(jiàn)于20世紀(jì)80、90年代[7-8]，而對(duì)于近40多年來(lái)相關(guān)的水生生物資源研究較少，尤其是雪野湖環(huán)境治理及生態(tài)保護(hù)項(xiàng)目實(shí)施后的水生態(tài)調(diào)查研究尚未開(kāi)展?；诖耍?021年9月～10月對(duì)雪野湖魚(yú)類群落結(jié)構(gòu)及多樣性進(jìn)行了摸底調(diào)查，以期為濟(jì)南地區(qū)魚(yú)類資源的保護(hù)和雪野湖流域水生態(tài)健康評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查時(shí)間及采樣點(diǎn)

根據(jù)雪野湖的氣候、水文及地勢(shì)地貌特征，于2021年9月～10月對(duì)雪野湖魚(yú)類資源進(jìn)行了空間分布特征調(diào)查，此次調(diào)查共設(shè)置6個(gè)調(diào)查點(diǎn)(X1～X6)(圖1)。其中，X1 和X3位于湖上游的湖汊處，X2位于湖上游的通天河入湖處，X4和X5分別位于湖中游和下游的敞水區(qū)，X6 位于湖下游的碼頭，贏汶河的入湖處。

圖1 雪野湖調(diào)查點(diǎn)位示意圖

1.2 魚(yú)類樣本采集與種類鑒定

根據(jù)雪野湖水流及水深的具體情況，參照《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊(cè)》在各調(diào)查點(diǎn)使用多目刺網(wǎng)、地籠和手拋網(wǎng)相結(jié)合的方式進(jìn)行魚(yú)類調(diào)查。每個(gè)點(diǎn)位布設(shè)2條刺網(wǎng)和3條地籠，其中刺網(wǎng)長(zhǎng)125m，網(wǎng)高1.5m～2.0m，網(wǎng)目分別為2.0cm、6.0cm、10cm，地籠網(wǎng)長(zhǎng)40m，網(wǎng)寬40cm，網(wǎng)高40cm，網(wǎng)目1.0cm，手拋網(wǎng)半徑2.5m，網(wǎng)目4.0cm。刺網(wǎng)和地籠采樣時(shí)間控制在 10hrs～12hrs，傍晚布設(shè)刺網(wǎng)和地籠，次日早上起捕，手拋網(wǎng)在每個(gè)點(diǎn)位連續(xù)拋撒3次。漁獲物收集后，對(duì)易于辨認(rèn)和可鑒定的種類進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鑒定和測(cè)量記錄，記錄后將活體全部返回湖中。對(duì)于未知物種和很難鑒定的物種，可適當(dāng)選取一定數(shù)量的代表種，用 10%～15%甲醛固定后帶回實(shí)驗(yàn)室作進(jìn)一步鑒定，物種鑒定參考相關(guān)文獻(xiàn)[9-11]。鑒定分類后進(jìn)行個(gè)體稱重，用中性濾紙將樣本魚(yú)體表水分吸干，用電子稱稱重，精確到0.01g。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

1.3.1 魚(yú)類群落多樣性

采用Shannon- Weiner多樣性指數(shù)(H′)、Pielou均勻度指數(shù)(J)和Margalef 豐富度指數(shù)(D)對(duì)魚(yú)類物種進(jìn)行分析。計(jì)算公式分別為：

H′=-∑Pilog2Pi

Pi=ni/N

D=(S-1)/log2N

式中，Pi為第i種的個(gè)體數(shù)與總個(gè)體數(shù)的比值；ni為第i種個(gè)體數(shù)；N為所有種個(gè)體數(shù)；S為樣品中總種類數(shù)[12]。

魚(yú)類多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1，可分為5個(gè)等級(jí)。

表1 多樣性水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.2 魚(yú)類群落優(yōu)勢(shì)種

優(yōu)勢(shì)種的確定采用相對(duì)重要性指數(shù)(IRI)，計(jì)算公式為:

IRI=(N%+W%)×F%

式中：N%為某種魚(yú)類的尾數(shù)占總尾數(shù)的百分比，W%為某種魚(yú)類的重量占總重量的百分比，F(xiàn)%為某種魚(yú)類出現(xiàn)的頻率。IRI≥500的物種確定為優(yōu)勢(shì)種，500>IRI≥100的物種確定為常見(jiàn)種，100>IRI≥10的物種確定為一般種，IRI≤10的物種確定為少見(jiàn)種[13]。

2 調(diào)查結(jié)果

2.1 魚(yú)類群落組成

本次調(diào)查共采捕到漁獲物892尾，共鑒定出魚(yú)類23種，隸屬2目3科22屬(表2)。其中，鯉科魚(yú)類物種數(shù)最多，有20屬20種，占魚(yú)類總種類數(shù)86.96%，分布有7個(gè)亞科，其中鮊亞科有7種，占鯉科魚(yú)類總種類數(shù)35.00%，鮈亞科有4種，占鯉科魚(yú)類總種類數(shù)20.00%，鯉亞科、鰱亞科、鳑鲏亞科和雅羅魚(yú)亞科各有2種，各占鯉科魚(yú)類總種類數(shù)10.00%，鲴亞科有1種，各占鯉科魚(yú)類總種類數(shù)5.00%；鰕虎魚(yú)科，有1屬2種，占魚(yú)類總種類數(shù)8.70%；塘鱧科種類最少，有1屬1種，占魚(yú)類總種類數(shù)4.34%。由此可見(jiàn)，鯉科魚(yú)類是雪野湖魚(yú)類群落的主要構(gòu)成者，鮊亞科在魚(yú)類種類組成中占有主導(dǎo)地位。

表2 雪野湖魚(yú)類種類組成

魚(yú)類群落組成中共出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)種4種，依次為似鳊(Pseudobramasimoni)、麥穗魚(yú)(Pseudorasboraparva)、彩石鮒(Pseudoperilampuslighti)和似鱎(Toxabramisswinhonis)，相對(duì)重要性指數(shù)(IRI)分別為8223、1436、1023、869，優(yōu)勢(shì)種的數(shù)量占總漁獲物數(shù)量的89.35%，重量占總漁獲物重量的67.42%。

2.2 魚(yú)類群落分布特征

圖2 雪野湖魚(yú)類物種數(shù)分布

圖3 雪野湖魚(yú)類數(shù)量分布

2.3 魚(yú)類多樣性分析

雪野湖魚(yú)類Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)空間變化趨勢(shì)如圖4所示，H′最大值出現(xiàn)在湖區(qū)上游湖汊處的X3調(diào)查點(diǎn)，指數(shù)值為2.878，最小值出現(xiàn)在湖區(qū)上游支流入湖處的X2調(diào)查點(diǎn)，指數(shù)值為0.796，平均值為1.599；魚(yú)類Pielou均勻度指數(shù)(J)空間變化趨勢(shì)如圖5所示，J最大值出現(xiàn)的調(diào)查點(diǎn)與H′出現(xiàn)的點(diǎn)位一致，最大指數(shù)值為0.832，最小值出現(xiàn)在湖區(qū)碼頭處的X6調(diào)查點(diǎn)，指數(shù)值為0.257，平均值為0.561；魚(yú)類Margalef 豐富度指數(shù)(D)空間變化趨勢(shì)如圖6所示，D最大值出現(xiàn)的調(diào)查點(diǎn)位與H′和J出現(xiàn)的點(diǎn)位一致，指數(shù)值為1.673，最小值出現(xiàn)在庫(kù)區(qū)中游湖汊處的X1調(diào)查點(diǎn)，指數(shù)值為0.516，平均值為1.051。根據(jù)生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，雪野湖秋季水質(zhì)整體處于中污染-輕污染狀態(tài)，調(diào)查點(diǎn)X1、X2、X6水質(zhì)污染嚴(yán)重，調(diào)查點(diǎn)X3、X4、X5水質(zhì)受污染程度較輕。

圖4 雪野湖魚(yú)類Shannon-Wiener多樣性指數(shù)分布

圖5 雪野湖魚(yú)類Pielou均勻度指數(shù)分布

圖6 雪野湖魚(yú)類Margalef 豐富度指數(shù)分布

3 分析與討論

魚(yú)類是水庫(kù)、湖泊等水體生態(tài)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的生物類群，基于食物鏈來(lái)調(diào)節(jié)和推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，作為頂層營(yíng)養(yǎng)類群生物，是水生態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測(cè)的主要指示生物[14-15]。魚(yú)類的生活史過(guò)程與湖泊的自然水文密切相關(guān)，部分魚(yú)類對(duì)于湖泊污染、溫度變化、人為干擾等都較為敏感，其群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性等極易受到環(huán)境變換的影響，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的時(shí)空異質(zhì)性特征。本次調(diào)查共獲得魚(yú)類23種，以鯉科魚(yú)類占主導(dǎo)，優(yōu)勢(shì)種主要為小型魚(yú)類，其種類組成具有典型的北方湖庫(kù)魚(yú)類群落結(jié)構(gòu)特征[16]，與同一地區(qū)的大明湖調(diào)查的24種[16]相近，與統(tǒng)一緯度線的渭河干流調(diào)查的23種[17]相同，相比少于濟(jì)西濕地的28種[16]、七星湖的47種[4]、駱馬湖的57種[18]，種類及優(yōu)勢(shì)種間的差異主要與該湖泊所處的地理位置及生態(tài)環(huán)境有關(guān)。漁獲物組成顯示，大中型經(jīng)濟(jì)魚(yú)類鰱、鳙、鯉、草魚(yú)等數(shù)量較少，而麥穗魚(yú)、似鳊、似鱎、彩石鮒等小型魚(yú)類數(shù)量較多，說(shuō)明魚(yú)類群落結(jié)構(gòu)趨于小型化，這很大程度上與雪野湖周邊城鎮(zhèn)發(fā)展及農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)密切相關(guān)，湖區(qū)周邊人類活動(dòng)干擾、氮磷元素流入、生活污水排放等直接或間接影響著水體中物質(zhì)和離子的組成及濃度，進(jìn)而對(duì)水生生物的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生影響，尤其是工業(yè)生產(chǎn)的點(diǎn)源污染與農(nóng)業(yè)灌溉的面源污染影響重大[19]。有機(jī)物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流入，促進(jìn)了微生物及藻類的大量繁殖，浮游生物資源量增加，有利于食小型浮游生物的魚(yú)類種群發(fā)展，此外過(guò)度捕撈導(dǎo)致的大型經(jīng)濟(jì)魚(yú)類減少對(duì)低營(yíng)養(yǎng)級(jí)被捕食者的捕食壓力減弱，造成小型魚(yú)類數(shù)量增加。

魚(yú)類群落是指在一定時(shí)空區(qū)域內(nèi)，在同一生境下生活，具有相互聯(lián)系的不同種群的魚(yú)類集合體。其群落多樣性被認(rèn)為是生活在一定空間和時(shí)間內(nèi)，多種多樣的魚(yú)類種群彼此依賴、相互依存所組成的穩(wěn)定的生態(tài)綜合體，既體現(xiàn)了魚(yú)類與魚(yú)類之間、魚(yú)類與生境之間的復(fù)雜關(guān)系，又呈現(xiàn)了水生生態(tài)系統(tǒng)豐富的生物資源。生物多樣性指數(shù)是表示生物群落內(nèi)種類多樣性的程度的量綱數(shù)值，通過(guò)結(jié)合生物種類、數(shù)量等參數(shù)比較客觀地反映生境對(duì)生物產(chǎn)生的綜合累積效應(yīng)，多樣性指數(shù)越高，表明群落結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定[20]。本調(diào)查顯示，雪野湖魚(yú)類多樣性指數(shù)變化范圍在0.796～2.878，平均值1.599，整體處于較低水平，依據(jù)生物水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)顯示該湖區(qū)水質(zhì)處于中污染狀態(tài)，與大明湖(1.796)水質(zhì)處于同一狀態(tài)，但水質(zhì)優(yōu)于朱各務(wù)水庫(kù)(0.797)[16]，從整體來(lái)看，雪野湖水質(zhì)與濟(jì)南水域水體狀態(tài)基本一致。魚(yú)類多樣性與其生境密不可分，生境發(fā)生變化，魚(yú)類群落多樣性在時(shí)間與空間上會(huì)隨之作出積極響應(yīng)[21]，因此魚(yú)類多樣性的研究除了選擇最適的監(jiān)測(cè)指數(shù)，還需把握好群落多樣性的時(shí)空尺度。通過(guò)合理選擇魚(yú)類采捕的季節(jié)和區(qū)域，科學(xué)布設(shè)采捕網(wǎng)具，嚴(yán)格按照采捕方法，盡可能全面揭示雪野湖的魚(yú)類資源狀況。

濟(jì)南市是一個(gè)“山、泉、湖、河、城”景觀格局比較鮮明的城市，從市域“一心一環(huán)三橫五縱多泉群”向外擴(kuò)展進(jìn)行城市總體布局，結(jié)合市區(qū)水生態(tài)功能區(qū)劃開(kāi)展?jié)鲜凶匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)保護(hù)，是人與自然和諧發(fā)展的重要基礎(chǔ)。濟(jì)南市水生生物類群是濟(jì)南市生物類群的重要組成部分，水生生物多樣性狀況能夠直接反映區(qū)域生態(tài)的健康狀況。雪野湖是濟(jì)南重要的水資源與水生態(tài)區(qū)，其水生態(tài)系統(tǒng)的健康直接關(guān)系到人類的發(fā)展，近年來(lái)，由于湖庫(kù)調(diào)儲(chǔ)運(yùn)行和自然環(huán)境變化以及湖濱灘地資源過(guò)度開(kāi)發(fā)等原因，導(dǎo)致湖區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)逐漸退化。尤其是大壩建成后，隨著河水流速的減緩，庫(kù)區(qū)內(nèi)水體的自凈能力減弱，加之上游及庫(kù)區(qū)周邊人類活動(dòng)產(chǎn)生的垃圾及污染物進(jìn)入湖區(qū)，造成水體污染，水質(zhì)量降低，生物群落減少，生態(tài)系統(tǒng)的平衡遭到破壞?；诖?，根據(jù)湖庫(kù)水體保護(hù)要求，應(yīng)在湖區(qū)劃定分級(jí)保護(hù)區(qū)，在保護(hù)區(qū)禁止一切不利于保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)和生產(chǎn)方式，同時(shí)在湖區(qū)淺水區(qū)通過(guò)采取種植水生植物等手段，增強(qiáng)水體的生態(tài)調(diào)節(jié)能力。此外，在保護(hù)水資源和水環(huán)境的同時(shí)通過(guò)科學(xué)增殖放流，合理利用水體，以魚(yú)養(yǎng)水，實(shí)現(xiàn)更大的生態(tài)效益，為區(qū)域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。